Ацетилен используется для сварки и резки металлов

Обновлено: 04.05.2024

Помните, как в юном возрасте мы собирали на стройках или за гаражами куски карбида, дополняли находку пластиковой бутылкой с водой и играли в подрывников? Весёлое было детство и опасное. Теперь мы выросли и знаем, что такие вещи надо использовать строго по назначению с соблюдением всех мер безопасности.

Вспомним уроки химии: ацетилен – бесцветный горючий газ, с резким запахом. Непредельный углерод класса алкинов с формулой С₂Н₂. Вещество взрывоопасно и способно к самовоспламенению в определённых условиях. При горении пламя достигает температуры 3150 °С. Этого хватает, чтобы перевести в жидкое состояние даже тугоплавкие металлы. Поэтому газ ацетилен идеально подходит для сварки и резки металлоконструкций.

Ацетиленовая сварка

Для начала небольшой экскурс в историю. Патент на ацетилено-кислородную сварочную горелку датируется 1903 годом. Интересно, что её конструкция принципиально не изменилась и в наше время. В промышленности ацетиленовая сварка начала применяться в 1906 году, после того как появились генераторы ацетилена достаточной надёжности. В то время уже был известен электродуговой способ соединения металлов, но сварка ацетиленом уверенно завоевала свои позиции и активно применяется до сих пор.

Раньше сварщикам приходилось самостоятельно получать ацетилен. Карбид кальция засыпали в бак-генератор, наполненный водой. В результате реакции выделялся газ, который по шлангу поступал в горелку. Сюда же подводился из отдельного баллона кислород, выполняющий функцию катализатора. Процесс подготовки занимал много времени, зато оставшийся карбид можно было использовать повторно. В наше время всё проще. Достаточно купить баллон, уже наполненный ацетиленовым газом.

Применение

Ацетилено-кислородную смесь применяют для сваривания практически всех металлов, включая чёрные, цветные и их сплавы. Но есть исключения, к которым относятся стали:

хромистая и высокохромистая;

Ацетиленовая газовая сварка активно применяется в строительно-монтажных процессах, но особое распространение она получила при прокладке труб. Регулируя мощность пламени, можно соединять, резать или проводить газопламенную чистку металла.

Ацетиленовая сварка: технология работы

Во время сварочного процесса расплавляются и перемешиваются кромки соединяемых деталей. Дополнительно вводится присадочный материал. После застывания образуется прочный шов. Чтобы ацетилен сгорал полностью и не дымил, необходим катализатор – кислород. Оба газа из отдельных баллонов подводятся по шлангам к горелке и смешиваются. Оптимальная пропорция смеси – 45% ацетиленового газа и 55% кислорода. Без кислорода ацетилен сгорает не полностью, пламя будет дымить.

Подготовка к сварке

Прежде всего, очистите своё рабочее пространство от всего лишнего. Уберите на безопасное расстояние или надёжно защитите легковоспламеняющиеся материалы. Свариваемые поверхности должны быть очищены от грязи, ржавчины и окислов. При необходимости заранее проведите их правку, разметку, гибку и сборку.

Качество соединения металлов зависит от трёх основных факторов:

Мощность пламени – подбирают в зависимости от свойств (теплопроводности и температуры плавления) и толщины металла. С увеличением мощности возрастает расход горючего газа. Регулируют режим подбором горелок (от Г1 до Г4) и наконечников к ним разной величины.

Диаметр присадочной проволоки – измеряется в миллиметрах и рассчитывается так: померьте толщину свариваемого металла, поделите на два, к получившемуся значению прибавьте 1 мм.

Угол сварки – зависит от толщины. Чем больше, тем тупее угол и наоборот. Рабочий диапазон наклона горелки относительно детали от 10 до 80 градусов. Прогрев поверхности осуществляют всегда под прямым углом. А завершающий этап, на котором формируется кратер, делают с минимальным углом – это исключает риск прожечь металл.

Работа с горелкой

Оба газовых баллона оснащены редукторами, которыми регулируется давление на выходе. Оптимально выставлять значения до двух атмосфер. Большие показатели осложняют регулировку пламени. Открыв вентили на баллонах, выставите нужное давление, затем можно поджигать горелку. Первым открывают вентиль подачи ацетилена и поджигают вырывающийся из сопла газ. Затем плавно откручивают второй вентиль, пуская кислород, и регулируют пламя.

Виды пламени

Горящий факел состоит из нескольких частей, которые можно различить визуально. Самая короткая и ближайшая к горелке – ядро. Дальше идёт восстановительная (рабочая) зона. Внешняя наибольшая часть – факел, отвечающий за нагрев металла.

В зависимости от соотношения количества ацетилена и кислорода пламя делится на три вида:

Нормальное – пропорции газов 1:1 или 1:1,1. Все три зоны чётко видны, ядро имеет ровный округлый конец. Это самый распространённый вид. Применяется при работе с различными сталями и цветными металлами.

С избытком ацетилена – над ядром появляется зелёный ореол, рабочая зона пламени плохо различима, а сам факел жёлтого цвета. Применимо для работы с чугуном.

Избыток кислорода – все зоны укорачиваются, ядро бледнеет, становится конусообразным. Пламя шумит сильнее обычного и приобретает синевато-фиолетовый оттенок. Применимо для сварки латуни.

Способы ведения горелки и введение присадочной проволоки

Чтобы образовалась сварочная ванна, заготовку необходимо прогреть. Пламя направляется под прямым углом так, чтобы ядро находилось в 1-3 мм от поверхности. Когда металл приобретёт светло-жёлтый цвет – ванна готова, можно приступать к формированию шва.

Технология ацетиленовой сварки подразумевает ведение горелки двумя способами: справа налево (на себя) и слева направо (от себя).

В первом случае пламя направлено вперёд от шва, присадка расположена перед горелкой. Работая таким способом, удобно визуально контролировать шов. Применимо для тонкостенных деталей (до 5 мм).

Второй способ (от себя) используют при работе с металлом толщиной более 5 мм. Пламя горелки направлено в сторону шва. Это позволяет замедлить его остывание и повышает качество. Однако из-за того, что визуальный контроль осложняется, такое соединение будет выглядеть не слишком аккуратным.

Присадку подают либо непосредственно в сварочную ванну, либо ведут над швом. Горелку медленно продвигают вдоль соединения с поперечными дугообразными движениями. Ядро не должно касаться сварочной ванны.

Завершающий этап ацетиленовой сварки: как закрывать горелку и баллоны

Первым на горелке перекрывается ацетилен и только затем – кислород. Далее необходимо удалить из рукавов оставшийся газ. Перекройте баллоны, а вентили на горелке приоткройте. Дождитесь, когда прекратится шипение и стрелка на манометре покажет ноль. Затем обязательно закройте все вентили.

Оборудование и средства защиты

Для сварки ацетиленом потребуется минимум оборудования, которое стоит относительно недорого:

Баллоны с газом. Баллоны с ацетиленовым газом обычно окрашиваются в белый цвет, с кислородом – в голубой.

Редукторы для регулировки давления с обратными клапанами для защиты от обратного удара.

Два рукава для подачи газов в горелку.

Газовая горелка с мундштуком необходимой величины.

Горелки

Ацетиленовые горелки различаются по мощности, которая зависит от сменного наконечника. Размер подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. Минимальный размер – нулевой, максимальный – пятый. Чем больше диаметр сопла, тем больше газовой смеси подаётся в сварочную ванну, а значит сильнее и глубже прогревается металл.

Никогда не покупайте газосварочный инструмент от малоизвестных фирм. От его качества зависит ваша безопасность. Хорошим выбором для ручной ацетиленовой сварки в домашних условиях станет горелка КЕДР Г-2 Малютка с наконечниками размером от 0 до 3 или горелка малой мощности КЕДР Г-2А-02 Малютка. Обе снабжены сменными наконечниками для регулировки мощности и позволяют выполнять все виды газопламенной обработки металла – от нагрева и пайки до сварки и резки.

Средства защиты

Во время сварочного процесса есть риск повредить кожу или глаза. Отлетающие расплавленные частички металла способны привести к серьёзным травмам. Во избежание этого всегда работайте в сварочном костюме из толстой ткани. Большое количество брызг попадает на руки. Их необходимо защитить в первую очередь. Обычные рабочие перчатки здесь не подойдут, они легко прожигаются и не способны противостоять даже мелким искрам.

Сварочные краги должны надёжно защищать руки от температурного и абразивного воздействия, но при этом не сковывать движения и обеспечивать чувствительность. Перчатки сварщика (краги) производства российской компании Кедр максимально соответствуют этим качествам. Они долговечны и удобны.

Во время газовой сварки вспышки отсутствует УФ-излучение. Но варить в обычных сварочных затемнённых очках не рекомендуется. Такая защита становится модной, особенно среди сварщиков-блогеров. Но вам станет плевать на модные тенденции после того как первая капля расплавленного металла попадёт вам на лицо. Присмотритесь к полноценным маскам сварщика от производителя КЕДР. Они удобны и надёжны. Да и те, кому важен дизайн, смогут среди предлагаемого на сайте разнообразия подобрать для себя подходящий вариант. При этом можно заказать доставку не только по Москве, но и во все регионы страны.

Взрывоопасность

Опасная особенность ацетилена – склонность к самовоспламенению. Это может произойти при температуре от 300 °С и давлении 150-200 кПа (1,5-2 атмосферы). При хранении и транспортировке ацетилена соблюдайте технику безопасности:

Храните и используйте баллоны с ацетиленом только в вертикальном положении. Держите их вдали от отопительных приборов и защищайте от прямых солнечных лучей.

Применяйте только специально предназначенные для ацетилена клапаны и регуляторы давления.

Отслеживайте содержание ацетилена в воздухе. Концентрация выше 0,5 % взрывоопасна.

Открывайте баллон только неискрящимся ключом.

Не допускайте долгого контакта с медью или серебром.

Если произошло возгорание, постарайтесь удалить из опасной зоны баллоны с газом, которые ещё не успели нагреться. Оставшиеся охлаждайте, поливая водой. Если загорелся газ, выходящий из баллона, перекройте вентиль и остудите водой. При сильном возгорании находиться рядом с баллонами опасно, тушить огонь лучше с безопасного расстояния.

Плюсы и минусы сварки ацетиленом

Первое и неоспоримое преимущество – это мобильность. Варить можно хоть в чистом поле без привязки к электричеству, причём практически все виды металлов. Нет необходимости в операционных стыках, даже если выполняется поворотный шов с большим расстоянием до стены. Можно сваривать между собой детали из разных металлов. Температура пламени регулируется – это позволяет уменьшить деформацию и точно подобрать режимы. Отсутствует сильное разбрызгивание металла.

К недостаткам можно отнести тот факт, что тепло от пламени распространяется на большую площадь детали и может изменить её свойства. Нельзя варить ацетиленом высокоуглеродистые стали. Детали толщиной более 5 мм тоже лучше доверить электросварке. При варке внахлёст образуется напряжение металла, из-за чего впоследствии возможна деформация. Ну и естественно – взрывоопасность.

Заключение

Сварка ацетилено-кислородной смесью практически незаменима, когда необходимо соединить тонкостенные трубы. С её помощью легко варить изделия из чугуна, цветных металлов и конструкционных сплавов. Сварка ацетиленом с успехом используется для ремонтных работ и пайки, а также для восстановления своими руками изношенных деталей. Например, на выработанную поверхность коленчатого вала можно наплавить новый слой металла, а затем точением и шлифовкой довести его до нужного размера и класса шероховатости.

Однако скорость работы небольшая и напрямую зависит от толщины металла. Так 1-миллиметровую листовую сталь сварщик может варить ацетиленом со скоростью 10-15 метров в час. При увеличении толщины до 5 мм, скорость работы упадёт в 3-4 раза. Это стоит учитывать, при планировании сроков предстоящей работы.

Начинающим сварщикам освоить ацетиленовую сварку не составит труда. Но делать это желательно под руководством опытных мастеров, соблюдая технику безопасности.

Ацетилен

Бесцветный газ, слаборастворимый в воде, несколько легче атмосферного воздуха, относящийся к классу алкинов и представляющий собой ненасыщенный углерод называют ацетиленом. В его структуре все атомы имеют между собой тройную связь. Это вещество закипает при температуре — 830 °С. Формула ацетилена говорит о том, что в его состав входят только углерод и водород.

Ацетилен в баллонах

Ацетилен – это опасное вещество, которое при неаккуратном обращении с ним может взорваться. Именно поэтому для хранения этого вещества используют специально оснащенные емкости. Газ при соединении с кислородом горит, и температура может достигать 3150 °С.

Получение ацетилена

Ацетилен можно получить в лабораторных и промышленных условиях. Для получения ацетилена в лаборатории достаточно на карбид кальция (это его формула — СаС₂) капнуть небольшое количество воды. после этого начинается бурная реакция выделения ацетилена. Для ее замедления допустимо использовать поваренную соль (формула NaCl).

В промышленных условиях все несколько сложнее. Для производства ацетилена применяют пиролиз метана, а так же пропана, бутана. В последнем случае формула ацетилена будет содержать большое количество примесей.

Карбидный способ производства ацетилена обеспечивает производство чистого газа. Но, такой метод получения продукта должен быть обеспечен большим количеством электроэнергии.

Пиролиз не требует большого количества электричества, все дело в том, что для производства газа, необходимо выполнить нагрев реактора и для этого используют газ, циркулирующий в первом контуре реактора. Но в потоке, который там перемещается, концентрация газа довольно мала.

Выделение ацетилена с чистой формулой во втором случае не самая простая задача и ее решение обходится довольно дорого. Существует несколько способов производства формулы ацетилена в промышленных условиях.

Электрический крекинг

Превращение метана в ацетилен происходит в электродуговой печи, при этом ее нагревают до температуры в 2000-3000 °С. При этом, напряжение на электродах достигает 1 кВ. Метан разогревают до 1600 °С. Для получения одной тонны ацетилена необходимо затратить 13 000 кВт×ч. Это существенный недостаток производства формулы ацетилена.

Технологическая схема крекинга

Пиролиз окислительный

Этот способ основан на перемешивании метана и кислорода. После производства смеси, часть ее отправляют на сжигание и полученное тепло отправляют на нагревание сырья до температуры в 16000 °С. Такой процесс отличается непрерывностью и довольно скромными затратами электрической энергии. На сегодня этот метод чаще всего можно встретить на предприятиях по производству ацетилена.

Технологическая схема процесса окислительного пиролиза

Кроме перечисленных технологий производства формулы ацетилена применяют такие как — гомогенный пиролиз, низкотемпературную плазму. Все они отличаются количеством энергетических затрат и в итоге разными характеристиками получаемого газа и его формулой.

Преимущества

Упоминание о газовой сварке моментально наводит на мысли об ацетилене. Действительно для этого процесса чаще всего применяют этот газ. Он в сочетании с кислородом обеспечивает самую высокую температуру горения пламени. Но в последние годы из-за развития различных видов сварки использование этого вида соединения металлов несколько снизилось. Более того, в некоторых отраслях произошел полный отказ от применения этих технологий. Но для выполнения определенного вида ремонтных работ она до сих пор остается незаменима.

Применение ацетилена позволяет получить следующие преимущества:

максимальная температура пламени;
существует возможность генерации ацетилена непосредственно на рабочем месте или приобретения его в специальных емкостях;
довольно низкая стоимость, в сравнении с другими горючими газами.

Вместе с тем, у ацетилена есть и определенные недостатки, которые ограничивают его использование. Самый главный — это взрывоопасность. При работе с этим газом необходимо строго соблюдать меры безопасности. В частности, работы должны выполняться в хорошо проветриваемом помещении. При нарушении режимов работы возможно появление некоторых дефектов, например, пережогов.

Формула ацетилена

Строение молекулы ацетилена

Ацетилен имеет простую формулу — С₂Н₂. Относительно дешевый способ его получения путем перемешивания воды и карбида кальция сделал его самым применяемым газом для соединения металлов. Температура с которой горит смесь кислорода и ацетилена вынуждает выделяться твердые частицы углерода.

Ацетилен можно доставить к месту выполнения работ в специальных емкостях (газовых баллонах), а можно получить его непосредственно на рабочем месте используя для этого специально сконструированный реактор. Где происходит смешивание воды и карбида кальция.

Химические и физические свойства

Некоторые химические свойства

Свойства ацетилена во многом определены его формулой. То есть наличием атомов углерода и водорода связанных между собой.

Смешивание ацетилена с водой, при добавлении катализаторов типа солей ртути, приводит к получению уксусного альдегида. Тройная связь атомов, содержащихся в молекуле ацетилена приводит к тому, что при сгорании она выделяет 14 000 ккал/куб. м. В процессе сгорания температура поднимается до 3000 °C.

Этот газ, при соблюдении определенных условий, может превращаться в бензол. Для этого необходимо разогреть его до 4000 °С и добавить графит.

Водород, содержащийся в молекулах показывает кислотные свойства. То есть они довольно легко отрываются от молекулы в виде протонов. Ацетилен в состоянии обесцвечивает воду содержащую бром и раствор «марганцовки».

Молярная масса ацетилена составляет 26,04 г/моль. Плотность ацетилена 1,1 кг/м³.

Физические свойства

В стандартных условиях ацетилен представляет собой бесцветный газ, который практически не растворяется в воде. Он начинает кипеть в -830 °С. При сжимании он начинает разлагаться с выделением большого количества энергии. Поэтому для его хранения применяют стальные баллоны способные хранить газ под высоким давлением.

Этот газ недопустимо выпускать в атмосферу. Его формула может отрицательно сказываться на окружающей среде.

Технология и режимы сварки

Ацетилено — кислородные смеси применяют для соединения деталей из углеродистых и низколегированных сталей. Например, этот метод широко применяют для создания неразъемных соединений трубопроводов. Например, труб диаметром 159 мм с толщиной стенок не более 8 мм. Но существуют и некоторые ограничения, так соединение таким методом сталей марок 12×2M1, 12×2МФСР недопустимо.

Сварка при помощи ацетилена Пламя при ацетиленовой сварке

Выбор параметров режима

Для приготовления смеси необходимой для соединения металлов используют формулу 1/1,2. При обработке заготовок из легированных сталей сварщик должен отслеживать состояние пламени. В частности, нельзя допускать переизбытка ацетилена.

Расход смеси с формулой кислород/ацетилен составляет 100-130 дм 3 /час на 1 мм толщины. Мощность пламени регулируют с помощью горелки, которые подбирают в зависимости от используемого материала, его характеристик, толщины и пр

Для выполнения сварки при помощи ацетилена применяют сварочную проволоку. Ее марка должна соответствовать марке сталей свариваемых деталей. Диаметр проволоки определяют в зависимости от толщины свариваемого металла.

Для удобства технологов и непосредственно сварщиков существует множество таблиц, на основании которых можно довольно легко выбрать сварочный режим. Для этого необходимо знать следующие параметры:

толщину стенки свариваемых заготовок;
вид сварки — левый, правый;

На основании этого можно определить диаметр присадочной проволоки и подобрать расход ацетилена. К примеру, толщина составляет 5-6 мм, для выполнения работ будет использован наконечник № 4. То есть на основании табличных данных диаметр проволоки будет составлять для левой сварки 3,5 мм, для правой 3. Расход ацетилена в таком случае будет составлять при левом способе 60 -780 дм 3 /час, при правом 650-750 дм 3 /час.

Сварку выполняют небольшими участками по 10-15 мм. Работа производится в следующей последовательности. На первом этапе выполняют оплавление кромок. После этого выполняют наложение корня шва. По окончании формирования корня, можно продолжать сварку далее. Если толщина заготовок составляет 4 мм то сварку допустимо выполнять в один слой. Если толщина превышает указанную, то необходимо наложить второй. Его укладывают только после того, как выполнен корень шва по всей заданной длине.

Для улучшения качества сварки допускается выполнение предварительного нагрева. То есть будущий сварной стык прогревают с помощью горелки. Если принят за основу такой способ, то прогрев надо выполнять после каждой остановки заново.

Выполнение швов газом может выполняться в любом пространственном положении. Например, при выполнении вертикального шва существуют свои особенности. Так, вертикальный шов должен исполняться снизу вверх.

При выполнении сварочных работ перерывы в работе недопустимы, по крайней мере до окончания всей разделки шва. При остановке в работе горелку необходимо отводить медленно, в противном случае, могут возникнуть дефекты шва — раковины и поры. Интересная особенность существует при сварке трубопроводов, в ней не допустим сквозняк и поэтому концы труб необходимо заглушать.

Виды ацетилена

Промышленность выпускает два вида ацетилена — твердый и в виде газа.

Газообразный

Ацетилен обладает резким запахом и это дает определённые преимущества при его утечке. По своей массе он близок к атмосферному воздуху.

Жидкий

Жидкий ацетилен не обладает ни каким цветом. У него есть одна особенность он преломляет цвет. Ацетилен и жидкий, и газообразный, представляет собой опасное вещество. То есть при нарушении правил обращения с ним взрыв может произойти в любую секунду, даже при комнатной температуре. Для повышения безопасности при обращении с ним, применяют так называемую флегматизацией. То есть в ёмкости, предназначенной для хранения ацетилена размещают пористое вещество. Которое снижает его опасность

Реакции ацетилена

Ацетилен вступает в реакцию с различными соединениями, например, солями меди и серебра. В результате таких взаимодействий получают вещества под названием ацетилениды. Их отличительная черта — взрывоопасность.

Получение ацетилена Горение ацетилена Реакция окисления ацетилена Реакция полимеризации Реакция замещения ацетилена

Использование ацетилена

Кроме сварки ацетилен применяют в следующих случаях:

для получения яркого света в автономных источниках света (карбидная лампа);
при изготовлении взрывчатых веществ, это уже упоминавшиеся ацетилениды;
получения некоторых химических веществ, например, уксуса, спирта, полимеров и пр;
кроме этого, ацетилен нашел свое применение и в ракетной технике, в качестве компонента топлива.

Резка металла при помощи ацетилена Использование ацетилена в лампе

Стандарты

Производители ацетилена руководствуются при его получении требованиями ГОСТ 5457-75. В нем определены требования к газообразному и жидкому ацетилену.

Газ в баллоне

Для хранения и транспортировки ацетилена применяют газовые баллоны. Для изготовления этого устройства применяют бесшовную трубу, которую производят на основании ГОСТ 949-73. В нижней части корпуса устанавливают специальную опору, которая позволяет его устанавливать в вертикальное положение. В верхней части баллона устанавливают вентиль, через который выполняют заправку/отдачу газа. Эти вентили выпускают под маркой ВБА-1 или BA-I. Их применение допустимо только на баллонах предназначенном для хранения этого газа.

На поверхности баллона должны быть выбиты следующие данные:

Товарный знак производителя, дата производства, параметры давления и некоторые другие, которые характеризуют это изделие.

На поверхность баллонов наносят краску белого цвета. Кроме этого, в обязательном порядке должны быть нанесена надпись АЦЕТИЛЕН. При этом высота шрифта не должна быть менее 6 см.

Баллон заполняют пористым наполнителем. Его задача более равномерное распределение газа внутри баллон, другая задача заключается в предохранении газа от распада.

Одним из самых популярных видов газоплазменной сварки является ацетиленовая сварка. Свою популярность она получила за простоту и не высокую стоимость сырья для получения требуемого ацетилена и относительно не сложный набор требуемого оборудования. Ацетиленовая сварка позволяет получить хорошее качество соединений даже самых сложных конструкций.

Как варить ацетиленом

Для получения качественных швов и надёжности полученного соединения необходимо соблюдать особенности технологии ацетиленовой сварки. Необходимо следить за основными параметрами сварочного процесса. К этим параметрам относятся:

интенсивность горения газовой смеси (мощность пламени);
угол наклона газовой горелки к поверхности скрепляемых деталей;
диаметр сопла;
диаметр присадочного прутка.

Первый параметр выбирается на основании данных о физических и механических свойствах свариваемых металлов. Угол наклона задаётся на основании толщины свариваемых элементов. Все остальные параметры выбираются на основании внутренних параметров свариваемых конструкций и внешних условий сварки.

Перед проведением работ необходимо выбрать способ сварки. Этот выбор зависит от условий проведения сварочных работ. Наиболее распространёнными и технологически отработанными считаются следующие способы:

на себя;
от себя;
с применением флюса.

Если сварка ацетиленом выбранных деталей требует наклона горелки к поверхности под углом примерно в 45°, применяют первый способ. В этом случае необходимо обеспечивать круговые движения пламени горелки по отношению к направлению шва.

Применение второго способа наиболее рационально при автогенной сварке деталей из толстой стали. В этом случае необходимо поддерживать постоянную температуру в точке образования шва.

Схема процесса ацетиленовой сварки

Технология с применением флюса является довольно универсальным способом. В этом случае используют электроды, которые имеют более низкую температуру плавления, чем температура плавления самих металлов. Особое распространение получили стержни, выполненные из цветных металлов: латуни или бронзы. Применение соответствующего флюса позволяет провести обезжиривание поверхности образования шва. Это позволяет значительно улучшить эффект диффузии при нагреве и повысить так называемый папиллярный эффект. Карбидная сварка с флюсом значительно повышает качество получаемого соединения.

Используемое оборудование

Кислородная сварка предполагает создание шва за счет создания пламени при горении смеси двух газов ацетилена и кислорода. Поэтому необходимо обеспечить: правильное процентное соотношение этих газов, температуру горения, величину пламени.

Для решения этих технических задач применяется следующее оборудование:

баллон для хранения кислорода (обычно используют стандартный стальной баллон ёмкостью 40 литров);
специальная ёмкость для хранения карбида и выработки ацетилена (такие агрегаты называются газогенераторы);
могут применяться баллоны заправленные ацетиленом в промышленных условиях;
редукторы контроля давления поступающих газов;
трубки подачи газов к горелке (должны быть рассчитаны на давление до 16 атмосфер);
газовая горелка (номер горелки определяет её величину отверстия: самый маленький имеет нулевое обозначение, самый большой пятый).

Сварка ацетиленом и кислородом проводится в различных условиях. С этой целью было проведено разделение всего оборудования на ацетиленовую часть и кислородную часть. Например, редуктор подачи ацетилена выполнен в чёрном цвете, кислорода в синем цвете. Резьбовые соединения ацетиленовой части исполнялись с левосторонним направлением, кислородной с правосторонним направлением. Это снижает возможность ошибки при монтаже, повышает надёжность и безопасность собранного аппарата.

Необходимые инструменты и материалы

Кислородно ацетиленовая сварка предполагает использование следующих инструментов и материалов.

В качестве материалов используется карбид кальция, который попадая в воду, выделяет необходимый ацетилен для сварки. Кислород, заправленный в баллоны. Присадочную проволоку, в зависимости от материалов свариваемых деталей. Ацетилен и кислород должны удовлетворять установленным требованиям.

Мини-установка для сварки ацетиленом Ацетиленовый набор с резаком

Кроме основного оборудование рабочее место сварщика должно быть укомплектовано следующими инструментами:

молоток;
металлическая щётка (для подготовки места сварки);
плоскогубцы;
набор специальных игл (они позволяют производить очистку сопла газовой горелки);
набор ключей для крепления редукторов к баллонам и переходных штуцеров к шлангам.

Преимущества и недостатки технологии

Любой вид сварки имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится следующее:

процесс ацетиленовой сварки не требует электрического источника энергии;
аппаратура, необходимая для проведения работ, достаточно мобильна и может быть развёрнута в любом месте (на даче, садовом участке, промышленном объекте, просто на улице);
допустимость плавного изменения температуры газовой струи за счёт изменения угла наклона горелки по отношению к поверхности свариваемых деталей;
избегать так называемых прожогов деталей благодаря свободному выбору расстояния между горелкой и швом;
высокая технологичность при сварке неповоротных швов и небольшого расстояния до ближайших конструкций (например, до стены);
отсутствует необходимость производить так называемый операционный стык;
производить работы при различных температурах расплава металлов или сплавов, из которых изготовлены сами конструкции;
обеспечивается высокое качество сварного соединения;
не высокая себестоимость на оборудование и материалы.

К основным недостаткам относятся:

невысокая производительность сварочных работ;
создание обширной площади нагрева (приводит к изменению механических характеристик металла, из которого изготовлены свариваемые детали);
работы могут быть выполнены только хорошо подготовленным сварщиком;
применение горючих газов (ацетилена и кислорода) определяет её высокую взрывоопасность;
в месте проведения работ наблюдается высокая загазованность, что требует соблюдения особых условий техники безопасности;
невозможность механизировать и автоматизировать сварочные работы;
невозможно получить качественное соединение деталей, выполненных из легированных сталей и высокоуглеродистых сталей;
невозможность производства сварки внахлёст (это приведёт к неконтролируемой деформации металла и образованию отдельных участков с повышенным напряжением).

Процесс ацетиленовой сварки

Несмотря на перечисленные недостатки и высокую взрывоопасность, ацетиленово-кислородная сварка пользуется высокой популярностью при соединении тонкостенных конструкций, деталей из цветных металлов.

Применение ацетилена. Сварка ацетиленом

Чтобы понять, где применяется ацетилен, необходимо изучить и понять, что же это такое. Данное вещество представляет собой горючий бесцветный газ. Его химическая формула – С₂Н₂. Газ обладает атомной массой, равной 26,04. Он немного легче воздуха и обладает резким запахом. Получение и применение ацетилена осуществляется лишь в промышленных условиях. Получают данное вещество из карбида кальция путем разложения компонента в воде.

Чем опасен ацетилен

Применение ацетилена ограничено его необычайными свойствами. Этот газ самовоспламеняется. Происходит это при температуре 335°С, а его смесь с кислородом – при температуре от 297 до 306°С, с воздухом – при температуре от 305 до 470°С.

Стоит отметить, что ацетилен технический взрывоопасен. Это было происходит при:

Повышении температуры до 450-500°С, а также при давлении в 150-200 кПа, что равно 1,5-2 атмосферам.
Смесь ацетилена и кислорода при атмосферном давлении также опасна, если ацетилена в ней содержится 2,3-93%. Взрыв может произойти от сильного нагрева, открытого пламени и даже от искры.
При подобных же условиях происходит взрыв смеси воздуха с ацетиленом, если в ней содержится 2,2-80,7 % ацетилена.
Если газ долго соприкасается с медным или серебряным предметом, то может образоваться ацетиленистое взрывчатое серебро или же медь. Это вещество очень опасно. Взрыв может произойти от сильного удара или же в результате повышения температуры. Работать с газом следует осторожно.

Особенности вещества

Ацетилен, свойства и применение которого до конца не изучены, в результате взрыва может привести к несчастному случаю и сильнейшим разрушениям. Вот некоторые данные. При взрыве одного килограмма данного вещества выделяется в 2 раз больше тепловой энергии, чем при взрыве такого же количества тротила, а также в полтора раза больше, чем при взрыве одного килограмма нитроглицерина.

Области применения ацетилена

Ацетилен – это горючий газ, который используется при газовой сварке. Нередко его используют для кислородной резки. Стоит отметить, что температура горения смеси кислорода и ацетилена может достигать 3300°С. Благодаря этому свойству вещество чаще других используется при сварке. Ацетиленом обычно заменяют природный газ и пропан-бутан. Вещество обеспечивает производительность и высокое качество сварки.

Снабжение постов газом для резки и сварки может осуществляться от ацетиленового генератора или же от баллонов с ацетиленом. Для хранения данного вещества обычно используют емкости белого цвета. Как правило, на них присутствует надпись «Ацетилен», нанесенная красной краской. Стоит учесть, что существует ГОСТ 5457-75. Согласно данному документу для обработки металлов применяется технический растворенный ацетилен марки Б или же вещество в газообразном виде.

Сварка ацетиленом: проверка

Технология сварки данным газом достаточно проста. Однако при работе с веществом требуется терпение и внимательность. Для сварки обычно используют специальные горелки, с маркировкой 0-5. Ее выбор зависит от того, какой толщиной обладают свариваемые детали. Следует учесть, что чем больше размер горелки, тем больше расход.

Сварка ацетиленом осуществляется только после того, как оборудование будет проверено и отрегулировано. При этом следует обратить внимание на номер наконечника и номер подающей газ форсунки, которая располагается около рукоятки горелки под гайкой. Также следует проверить все уплотнения.

Процесс сварки

Применение ацетилена при сварке должно осуществляться аккуратно и в соответствии с определенными правилами. Для начала горелку следует продуть газом. Это нужно делать до тех пор, пока не появится запах ацетилена. После этого газ поджигается. При этом следует добавлять кислород, пока пламя не станет более устойчивым. Из редуктора на выходе давление ацетилена должно быть от 2 до 4 атмосфер, а кислорода – от 2 атмосфер.

Для сварки черных металлов требуется нейтральное пламя. Оно обладает четко очерченной короной и условно его можно разделить на три яркие части: ядро – ярко-голубой окрас с зеленоватым отливом, восстановленное пламя – бледно-голубого оттенка, факел пламени. Последние две зоны являются рабочими.

Перед началом работы все детали нужно очистить, а затем подогнать друг к другу. При работе с горелкой также применяют левый и правый способ. В последнем случае происходит медленное остывание шва. Присадочный материал, как правило, перемещается за горелкой. При левом способе повышается эластичность и прочность шва. В данном случае пламя направляется от места сварки. Присадочный материал следует вносить в сварочную ванну только после того, как переместится на следующую позицию горелка.

Правила безопасности

Применение ацетилена без навыков и опыта запрещено. Существует несколько правил, которые следует соблюдать при работе с веществом:

Содержание ацетилена в помещении в воздухе необходимо постоянно контролировать. Для этого следует использовать специальные автоматические приборы, которые способны оповещать о превышении концентрации газа. Этот показатель не должен быть более 0,46 %.
Области применения ацетилена совершенно разные, но чаще всего его используют при сварке. При работе с баллонами, наполненными именно этим газом, следует соблюдать осторожность. Запрещено размещать емкости вблизи открытого огня или же около отопительных систем. Помимо этого, запрещено работать с баллонами, которые находятся в горизонтальном положении, а также, если они не закреплены и неисправны.
При работе с ацетиленом следует использовать исключительно неискрящиеся инструменты, электрическое оборудование и освещение во взрывобезопасном исполнении.
Если происходит утечка ацетилена из баллона, то следует быстро закрыть вентиль емкости. Для этого можно использовать неискрящийся специальный ключ. Определить утечку можно лишь по звуку или же запаху.

Что делать, если возник пожар

Неправильное применение ацетилена может привести к печальным последствиям. Этот газ взрывается и приносит сильное разрушение. Что же делать, если возник пожар?

Получение и применение ацетилена

Прежде чем приступить к объяснению, где применяется ацетилен, давайте рассмотрим, как его получить.

Содержание

Получение ацетилена производят двумя основными способами:

На данный момент способ получения ацетилена из карбида кальция используется редко, поскольку он довольно громоздкий, дорогой и требующий затрат большого количества электроэнергии.

Поэтому на смену ему пришел способ получения ацетилена из природного газа (метана) термоокислительным пиролизом метана с кислородом (так называемый пиролизный ацетилен).

Получение ацетилена пиролизным способом

Пиролизный ацетилен получают путем сжигания метана в смеси с кислородом в реакторах при температуре 1300-1500°C. В результате чего получается смесь, которая содержит:

ацетилен - до 8%; - 54%;
окись углерода - 25%;
примеси – до 13%.

При помощи растворителя (диметилформамида) из нее извлекается ацетилен концентрации 99,0-99,2%. Оставшаяся часть пиролизных газов используется для производства аммиака и других продуктов.

Также ацетилен получают путем разложения жидких горючих (нефть, керосин) действием электродугового разряда, который называется электропиролизом.

Пиролизный и электропиролизный ацетилена по своим свойствам является идентичным ацетилену, получаемому из карбида кальция, но дешевле на 30-40%.

Применение ацетилена

Ацетилен применяется при всех процессах газопламенной обработки металлов (газовой сварке и газовой резки), благодаря высокой температуре пламени, достигнуть которой при использовании других горючих не удается.

Для пайки, резки, наплавки, газопламенной закалки, металлизации, газопрессовой сварки, сварки цветных металлов и сплавов с успехом применяются газы-заменители ацетилена:

пропано-бутановые смеси
городской газ
природные газы
водород
пары бензина
пары керосина
МАФ
и др.

По химическому составу все они, за исключением водорода, представляют собой или соединения, или смеси различных углеводородов.

Правильный выбор и использование газов-заменителей позволяет добиться высокого качества сварки и резки, а при газовой резке металлов малых толщин дает более высокую чистоту резки.

Газовая сварка возможна при условии, что температура пламени в два раза превышает температуру плавления свариваемого металла. Поэтому газы-заменители температура пламени которых ниже, чем у ацетилена применяют для сварки металлов с температурой плавления ниже, чем у сталей

Для газовой резки выбор горючего газа основывается на его теплотворной способности, но необходимо учитывать, что газ при сгорании в смеси с кислородом должен образовывать пламя с температурой не ниже 2000°C.

Влияние примесей в ацетилене на качество сварного шва

Давайте остановимся еще на некоторых особенностях применения ацетилена при газовой сварке – влияние примесей на качество сварного шва. Вредное влияние имеют следующие примеси:

Вышеуказанные примеси обязательно удаляются из ацетилена, не только из-за влияния на качество сварного шва, но также из-за пагубного влияния на органы дыхания и зрения сварщика (см. статью Взрывоопасность, ядовитость и самовоспламенение ацетилена).

Сероводород при сгорании образовывает серную кислоту, которая при переходе в металл сварного шва вызывает красноломкость. Установлено, что наличие сероводорода до 0,007% не оказывает вредного влияния на прочность сварного шва.

Определить наличие сероводорода в ацетилене довольно легко, необходимо поднести фильтровальную бумагу, смоченную в растворе хлористой ртути под струю ацетилена. При наличии сероводорода - бумага побелеет.

Процесс очистки от сероводорода тоже довольно простой – необходимо ацетилен пропустить через воду, в результате чего сероводород растворится в воде.

Фосфористый водород при сгорании образовывает фосфорную кислоту, которая при переходе в металл сварного шва вызывает хладноломкость. Установлено, что наличие фосфористого водорода до 0,027% не оказывает вредного влияния на прочность сварного шва.

Для определения наличия фосфористого водорода необходимо кусок фильтровальной бумаги, смоченный в десятипроцентном растворе азотнокислого серебра поднести под струю ацетилена. При содержании 0,01% фосфористого водорода бумага принимает отчетливую светло- желтую окраску, при содержании более 0,02% - бумага темнеет.

Химическим путем очистка ацетилена от фосфористого водорода производится путем пропускания через особую очистительную массу – гератоль. Гератоль представляет собой массу желтого цвета, которая в результате взаимодействия с фосфористым водородом приобретает зеленый цвет.

Применение ацетилена в химической отрасли

Помимо газопламенной обработки ацетилен используют в области химической промышленности в качестве основного исходного вещества для получения ряда важнейших продуктов органического синтеза: синтетического каучука, пластмасс, растворителей, уксусной кислоты и т. п. Далее мы рассмотрим, как ацетилен используется для получения тех или иных химических соединений.

Уксусный альдегид

Продуктом присоединения воды к ацетилену является уксусный альдегид. Впервые этот синтез был осуществлен М. Г. Кучеровым в 1881 г. Реакция протекает по уравнению:

Реакция проводится пропусканием ацетилена через сернокислый раствор соли окиси ртути при температуре 70-80°C.

Применение этой реакции явилось началом промышленного синтеза органических веществ с применением ацетилена в качестве исходного продукта.

Ацетон

При пропускании смеси ацетилена и паров воды в соотношении примерно 1:10 при температуре 430-450°C над цинк-ванадиевым катализатором происходит образование ацетона по уравнению:

Указанный процесс нашел применение в промышленных масштабах.

Хлористый винил

При взаимодействии ацетилена с хлористым водородом при 200°C над катализатором, представляющим собой двухлористую ртуть, нанесенную на активированный уголь, образуется хлористый винил по уравнению:

Винилацетат

C уксусной кислотой также в присутствии ртутных солей ацетилен образует винилацетат:

Хлористый винил и винилацетат широко применяются при производстве пластмасс.

Винилацетилен

При пропускании ацетилена через насыщенный раствор однохлористой меди и хлористого аммония при температуре 50°C образуется винилацетилен.

Реакция протекает по уравнению:

CH ? CH + CH ? CH ? CH ? C-CH ? CH₂

В результате присоединения хлороводорода к винилацетилену образуется хлоропрен, который способен к быстрой и самопроизвольной полимеризации с образованием каучука высоких технических качеств.

Химия винилацетилена нашла широкое теоретическое обобщение, что позволило значительно расширить область применения этого продукта.

При взаимодействии ацетилена со спиртами в щелочном растворе образуются простые виниловые эфиры.

Так, например, реакция между ацетиленом и этиловым спиртом протекает по уравнению:

Эта реакция была открыта А. Е. Фаворским в 1887 г.

Подводя итог всему вышенаписанному, мы установили, что ацетилен получают не только из карбида кальция, но также путем сжигания метана. При этом выяснили, что ацетилен применяют не только для газовой сварки и газовой резки, но и в химической отрасли для получения пластмасс, растворителей и т. д.

Читайте также: